(57)【要約】【課題】部分的に厚肉部を有する樹脂成形品を製造する際に、ヒケの発生を防止することができ、かつ、成形サイクルが長くなることをある程度抑制することができる樹脂成形品の製造方法を提供すること。【解決手段】厚肉部８５を部分的に有する樹脂成形品８の製造方法。樹脂成形品８の形状に対応するキャビティ１５を有する金型１の温度を、キャビティ１５に充填する樹脂の射出温度よりも低く、かつ、少なくとも５０℃以上の加熱温度まで上昇するよう加熱する金型加熱処理と、キャビティ１５内に樹脂を射出充填した直後に、充填樹脂の裏面側から加圧ガスをキャビティ１５内に導入することにより、充填樹脂の意匠面８１をキャビティ面１５１に押し付ける加圧処理と、加圧ガスによる加圧状態を維持したまま金型１の温度を型開き可能温度まで低下させる金型冷却処理と、金型冷却処理完了後に、加圧ガスによる加圧状態を解除する減圧処理とを行う。【選択図】図５
2007137008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
意匠面と反対側の裏面から突出した厚肉部を部分的に有する樹脂成形品の製造方法において、
上記樹脂成形品の形状に対応するキャビティを有する金型の温度を、上記キャビティに充填する樹脂の射出温度よりも低く、かつ、少なくとも５０℃以上の加熱温度まで上昇するよう加熱する金型加熱処理と、
上記キャビティ内に樹脂を射出充填した直後に、充填樹脂の裏面側から加圧ガスを上記キャビティ内に導入することにより、上記充填樹脂の意匠面をキャビティ面に押し付ける加圧処理と、
上記加圧ガスによる加圧状態を維持したまま上記金型の温度を型開き可能温度まで低下させる金型冷却処理と、
該金型冷却処理完了後に、上記加圧ガスによる加圧状態を解除する減圧処理とを行うことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、上記金型冷却処理は、上記金型を自然冷却以上の冷却速度となるよう積極的に冷却することを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記金型加熱処理及び上記金型冷却処理は、予め上記金型に設けた熱媒体循環路に高温又は低温の熱媒体を導入することにより行うことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記加圧処理において上記キャビティに導入する上記加圧ガスの圧力は１〜３０ＭＰａであることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記加圧処理は、上記充填樹脂の裏面から突出した厚肉部と厚肉部の間の面に対して上記加圧ガスを導入することにより行うことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分的に厚肉部を有す樹脂成形品を射出成形によって製造する際のヒケ発生を防止可能な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
意匠面の反対側の裏面から突出したリブ、ボス、偏肉部等の厚肉部を部分的に有する樹脂成形品を射出成形により製造した場合には、上記厚肉部が存在する意匠面に、製造時の冷却に伴う収縮によって、いわゆるヒケが生じる場合がある。
そのため、従来は、上記ヒケの発生による意匠面の外観品質低下を防止できるよう、上記厚肉部を意匠面の裏側面から切り離した位置に設定して、移動型等を組み込んだ高価で複雑な金型を用いて成形する等の対策が実施されている。
【０００３】
一方、部分的に厚肉部を有する場合のヒケ防止方法としては、金型キャビティ内に射出充填した充填樹脂の裏側面と金型のキャビティ面との間に加圧ガスを圧入し、充填樹脂の意匠面を金型のキャビティ面に押し付ける成形方法が提案されている（特許文献１）。この方法では、金型への押し付け時間を多く取ることにより、ヒケ防止効果はある程度得られるが、必ずしも十分な効果が得られない場合がある。
【０００４】
また、意匠面側のキャビティ面に断熱材を配し、加圧ガスによる意匠面側キャビティ面方向への充填樹脂の押し付け時に、意匠面側の樹脂の流動性を維持させて、型再現性を向上させる方法も提案されている（特許文献２）。しかし、この方法によると、上記断熱材の存在によって、製品を取り出し可能な温度まで金型を冷却するのに長時間かかり、成形のサイクルが長くなるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−７５２４７号公報
【特許文献２】特許第３２２６３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、部分的に厚肉部を有する樹脂成形品を製造する際に、ヒケの発生を防止することができ、かつ、成形サイクルが長くなることをある程度抑制することができる樹脂成形品の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、意匠面と反対側の裏面から突出した厚肉部を部分的に有する樹脂成形品の製造方法において、
上記樹脂成形品の形状に対応するキャビティを有する金型の温度を、上記キャビティに充填する樹脂の射出温度よりも低く、かつ、少なくとも５０℃以上の加熱温度まで上昇するよう加熱する金型加熱処理と、
上記キャビティ内に樹脂を射出充填した直後に、充填樹脂の裏面側から加圧ガスを上記キャビティ内に導入することにより、上記充填樹脂の意匠面をキャビティ面に押し付ける加圧処理と、
上記加圧ガスによる加圧状態を維持したまま上記金型の温度を型開き可能温度まで低下させる金型冷却処理と、
該金型冷却処理完了後に、上記加圧ガスによる加圧状態を解除する減圧処理とを行うことを特徴とする樹脂成形品の製造方法にある（請求項１）。
【０００８】
本発明においては、金型への樹脂の射出充填を行う前に、上記金型加熱処理を行う。この金型加熱処理では、少なくとも５０℃以上であって、樹脂の射出温度よりは低い加熱温度まで、金型の温度を上昇させる。そして、この高温状態の金型のキャビティ内に樹脂を充填して、上記加熱処理を行う。これにより、金型温度を上昇させる上記加熱処理を行わずに上記加圧処理を行う場合と比べると、格段にヒケ防止効果を高めることができる。
【０００９】
すなわち、上記金型加熱処理によって金型温度を予め上記加熱温度まで上昇させる。これにより、キャビティ内に射出充填された樹脂は金型との接触による急冷によって流動性低下することが抑制される。そして、上記加圧処理によって、充填樹脂は、充填直後に加圧されて、その意匠面がキャビティ面に押し付けられる。そのため、この加圧処理の開始によって、意匠面はキャビティ面を転写させた非常に優れた状態となる。なお、加圧処理は、樹脂充填の直後に開始するが、この直後とは、通常の設備能力の範囲で充填完了後に可能な限り早いタイミングであればよい。
【００１０】
次に、ヒケの発生は、冷却凝固時における収縮に伴って起こるものであるが、本発明では、上記加圧ガスによる加圧状態を維持したまま上記金型の温度を型開き可能温度まで低下させるという金型冷却処理を行う。すなわち、冷却中は、上記加圧ガスによる加圧状態を維持する。これにより、冷却凝固時に収縮が起こっても、充填樹脂は加圧ガスによって常に意匠面側に押圧されているので、ヒケの発生を防止することができる。
【００１１】
また、本発明では、金型そのものを上記のごとく積極的に加熱してから射出充填を行うので、従来技術のような断熱材を内蔵する必要がない。そのため、断熱材のような冷却を阻害するようなものが無い分だけ、上記金型冷却処理を速く行うことができる。また、この金型冷却処理は、自然放冷でもよいが、さらなるサイクル時間の短縮のためには、後述するごとく積極的に冷却する方が好ましい。特に本発明では、加圧処理直後に所望の意匠面の状態を作り、その状態を加圧ガスによって維持しながら冷却するので、冷却時間を可能な限り早くしても、品質に影響を与えることがない。
【００１２】
このように、本発明の方法によれば、部分的に厚肉部を有する樹脂成形品を製造する際に、ヒケの発生を防止することができ、かつ、成形サイクルが長くなることをある程度抑制することができる樹脂成形品の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上記金型加熱処理においては、上記のごとく、少なくとも５０℃以上であって、樹脂の射出温度よりは低い加熱温度まで、金型の温度を上昇させる。具体的な好ましい加熱温度は、射出充填する樹脂の種類、成形品の形状、厚肉部の形状等によって左右されるが、少なくとも５０℃以上とする。５０℃未満の場合には、金型加熱処理を行うことによる効果が十分に得られない場合が生じる。また、上記加熱温度は、樹脂の射出温度よりは低い温度とする。これによって、その後の金型冷却処理をより効率的に行うことができる。
一般的に、樹脂の射出温度は、１５０℃〜３００℃の範囲である。そして、上記加熱温度の好ましい範囲は、５０〜１２０℃であり、この範囲内で、成形品の形状等が異なる毎に、ヒケ発生を抑制できる温度を実験的に求めて決定することが最も好ましい。
【００１４】
また、上記金型冷却処理は、上記金型を自然冷却以上の冷却速度となるよう積極的に冷却することが好ましい（請求項２）。上述したように、本発明の製造方法においては、上記金型冷却処理における冷却速度を速めることに品質上の制約はほとんどない。そのため、積極的に冷却速度を高めることによって、処理サイクルを早めることができ、能率の向上を図ることができる。
【００１５】
また、上記金型加熱処理及び上記金型冷却処理は、予め上記金型に設けた熱媒体循環路に高温又は低温の熱媒体を導入することにより行うことが好ましい（請求項３）。これにより、比較的簡易な装置で積極加熱及び積極冷却を行うことができる。なお、加熱するための高温の熱媒体としては、例えば、温水、蒸気等を用いることができる。また、冷却するための低温の熱媒体としては水等を用いることができる。
なお、金型加熱処理は、例えばヒータを内蔵する方法等の他の方法を取ることも可能であり、また、金型冷却処理は、例えば冷凍機を内蔵する方法等の他の方法を取ることも可能である。
【００１６】
また、上記加圧処理において上記キャビティに導入する上記加圧ガスの圧力は１〜３０ＭＰａであることが好ましい。上記加圧ガスの圧力が１ＭＰａ未満の場合には、充填樹脂の意匠面をキャビティ面に押し付ける効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記加圧ガスの圧力が３０ＭＰａを超える場合には、繰り返し成形した場合に金型摺動部（押出ピン等）のシール性が低下し、加圧ガスが漏れ出すという問題が生じるおそれがある。
【００１７】
また、上記加圧ガスとしては、充填樹脂と反応しないガスであれば様々なガスを適用することができるが、例えば、窒素、空気等が入手が容易であるという理由で好適である。
【００１８】
また、上記加圧処理は、上記充填樹脂の裏面から突出した厚肉部と厚肉部の間の面に対して上記加圧ガスを導入することにより行うことが好ましい（請求項５）。この場合には、厚肉部の存在が導入した加圧ガスの漏れを抑制する堰のような役割を果たすので、非常に効率よく加圧を行うことができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例に係る樹脂成形品の製造方法につき、図１〜図９を用いて説明する。
本例は、図８、図９に示すごとく、意匠面８１と反対側の裏面８２に突出した厚肉部８５を部分的に有する樹脂成形品８の製造方法である。この樹脂成形品８は、具体的には、自動車のグリルラジュータであり、その意匠面８１は、ヒケ等のない高品質外観が求められており、従来は、厚肉部８５としてのリブを意匠面８１の反対側の面である裏面８２から切り離した位置に設けることが行われていた。本例の樹脂成形品８は、図９に示すごとく、意匠面８１の裏側に直接厚肉部８５としてのリブを設けてある。なお、樹脂成形品８の一般部８８（厚肉部がない部分）の厚みＴ１は２．７ｍｍ、厚肉部８５の突出高さ（厚肉の量）Ｌは２０ｍｍ、厚肉部８５の厚みＴ２は２．０ｍｍである。なお、同図には、製造時における後述の金型１とガス導入路１５５との位置関係を明確にすべく、これを追記してある。
この樹脂成形品８を製造するに当たっては、図１に示す構成の金型１を用い、金型加熱処理、加圧処理、金型冷却処理、及び減圧処理を順次行う。
以下、これを詳説する。
【００２０】
本例で用いる金型１は、図１に示すごとく、固定型１１と可動型１２とによって、樹脂成形品の形状に対応するキャビティ１５を形成するよう構成されている。そして、固定型１１側に意匠面に対応するキャビティ面１５１を設け、可動型１２側に裏面に対応するキャビティ面１５２を設けてある。
【００２１】
また、可動型１２のキャビティ面１５２には、後述する加圧処理におて加圧ガスを導入するためのガス導入路１５５を開口させてある。ガス導入路１５５は、外部の高圧ガス供給装置４に接続され、適宜、高圧ガスである窒素を導入可能に構成されている。また、本例のガス導入路１５５は、図２、図３に示すごとく、穴の内部にピン１５６を配設してあり、ガス導入路１５５の内面とピン１５６の外面との間のクリアランスを通って加圧ガスが導入されるように構成してある。これによって、樹脂の逆流を防ぎつつ加圧ガスの導入が可能である。
また、上記ガス導入路１５５は、図２〜図５に示すごとく、厚肉部８５と厚肉部８５の間の面に対して導入するように配置してある。
【００２２】
また、固定型１１と可動型１２の内部には、熱媒体循環路２１、２２を設けてある。これらの熱媒体循環路２１、２２には、高温の熱媒体としての温水と、低温の熱媒体としての冷水のいずれかを切り替えて供給する熱媒体供給装置３の供給管３１及び回収管３２に並列に接続してある。
熱媒体供給装置３は、同図に示すごとく、温水供給装置３５と冷水供給装置３６と、両者に接続されて供給する対象を切り替える温水冷水切替バルブ３７とによって構成されている。
【００２３】
次に、樹脂成形品８を製造するに当たっては、まず、図２に示すごとく、型締め状態にて金型加熱処理を行う。本例では、上記金型１の温度を、６０℃の加熱温度まで上昇させる。この加熱に当たっては、上記熱媒体供給装置３（図１）を用いて、１２０℃の温水を金型１の熱媒体循環路２１、２２に循環させることによって行った。なお、この加熱温度は、本例の樹脂（材質ＡＢＳ）の射出温度２４０℃よりも低い温度である。
【００２４】
次に、図４、図５に示すごとく、キャビティ１５内に射出ノズル１９から樹脂８０を射出充填した直後に、同図に示すごとく、充填樹脂８０の裏面側から圧力１０ＭＰａの加圧ガス７を上記キャビティ１５内に導入することにより、上記充填樹脂８０の意匠面を上記キャビティ１５の内面であるキャビティ面１５１に押し付ける加圧処理を行う。このとき、本例では、厚肉部８５と厚肉部８５の間に加圧ガス７が導入されるので、両側の厚肉部８５自体が堰のような役割を発揮し、加圧ガス７が漏れることを抑制することができ、効率的に加圧を行うことができる。
【００２５】
次に、加圧ガス７による加圧状態を維持したまま金型１の温度を型開き可能温度（５０℃）まで低下させる金型冷却処理を行う。この冷却に当たっては、上記熱媒体供給装置３を用いて、１０℃の冷水を金型１の熱媒体循環路２１、２２に循環させることによって行った。
【００２６】
そして、金型温度が５０℃になった時点で、加圧ガス７による加圧状態を解除して上記キャビティ１５内を減圧する減圧処理を行う。その後、図６に示すごとく、金型１の固定型１１を移動させて型開きを行い、樹脂成形品８を取り出した。
得られた樹脂成形品８は、図７に示すごとく、厚肉部８５の位置に対応する意匠面８１に全くヒケが生じておらず、外観品質が非常に優れたものであった。
【００２７】
（実施例２）
本例では、本発明の作用効果をさらに定量的に評価すべく、寸法形状が異なる複数の樹脂成形品を、異なる条件で実際に製造して評価した。
本例で作製した試料（樹脂成形品）は、表１に示すごとく、一般部（意匠面の裏側に厚肉部が無い部分）の肉厚（Ｔ１）は、２．７ｍｍ一定とし、厚肉部として高さ（Ｌ）２０ｍｍのリブを採用し、そのリブの厚み（Ｔ２）を１．５ｍｍから３．０ｍｍの範囲で０．５ｍｍピッチで変更した４種類とした。そして、金型加熱処理における加熱温度を５０℃から８０℃の範囲で１０℃ピッチで変更した４種類の製造条件（その他の条件は実施例１と同様）を上記４種類の試料に適用した。なお、樹脂材料はＡＢＳとした。
【００２８】
評価は、得られた樹脂成形品の厚肉部（リブ）存在位置での意匠面におけるヒケ発生深さ（μｍ）を測定することにより行った。測定結果を表１及び図１０に示す。
同図は、横軸にリブの肉厚（ｍｍ）をとり、縦軸にヒケ量（μｍ）をとり、プロットしたデータを金型加熱処理における加熱温度毎に線で結んだものである。
【００２９】
【表１】
2007137008.tif 000003
【００３０】
表１及び図１０から知られるように、本例のように、一般部の肉厚が２．７ｍｍの場合には、リブの肉厚が１．５ｍｍのときには５０℃以上の加熱温度を採用すれば、ヒケ量が２．０μｍ以下に収まり、非常に優れた外観品質が得られることがわかる。また、同様に、リブの肉厚が２．０ｍｍのときは６０℃以上、リブの肉厚が２．５ｍｍのときは７０℃以上、３．０ｍｍのときは８０℃以上の加熱温度を採用することによって、ヒケ量が２．０μｍ以下に収まり、非常に優れた外観品質が得られることがわかる。
【００３１】
（実施例３）
本例でも、本発明の作用効果をさらに定量的に評価すべく、寸法形状が異なる複数の樹脂成形品を、異なる条件で実際に製造して評価した。
本例で作製した試料（樹脂成形品）は、表２に示すごとく、一般部（意匠面の裏側に厚肉部が無い部分）の肉厚（Ｔ１）は、２．７ｍｍ一定とし、厚肉部として高さ（Ｌ）２０ｍｍのボスを採用し、そのボスの厚み（Ｔ２）を１．９ｍｍから４．８ｍｍの範囲で変更した４種類とした。そして、金型加熱処理における加熱温度を５０℃から８０℃の範囲で１０℃ピッチで変更した４種類の製造条件（その他の条件は実施例１と同様）を上記４種類の試料に適用した。なお、樹脂材料はＡＢＳとした。
【００３２】
評価は、得られた樹脂成形品の厚肉部（ボス）存在位置での意匠面におけるヒケ発生深さ（μｍ）を測定することにより行った。測定結果を表２及び図１１に示す。
同図は、横軸にボスの肉厚（ｍｍ）をとり、縦軸にヒケ量（μｍ）をとり、プロットしたデータを金型加熱処理における加熱温度毎に線で結んだものである。
【００３３】
【表２】
2007137008.tif 000004
【００３４】
表２及び図１１から知られるように、本例のように、一般部の肉厚が２．７ｍｍの場合には、ボスの肉厚が１．９ｍｍから２．６ｍｍのときには７０℃以上の加熱温度を採用すれば、ヒケ量が２．０μｍ以下に収まり、非常に優れた外観品質が得られることがわかる。また、同様に、リブの肉厚が３．０ｍｍのときは８０℃以上の加熱温度を採用することによって、ヒケ量が２．０μｍ以下に収まり、非常に優れた外観品質が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１における、金型の全体構成を示す説明図。
【図２】実施例１における、金型を型締めした状態で金型加熱処理を施している状態を示す説明図。
【図３】実施例１における、金型の加圧ガス導入路の詳細を示す説明図。
【図４】実施例１における、金型に樹脂を射出充填した直後に、加圧処理を実施した状態を示す説明図。
【図５】実施例１における、加圧処理により充填樹脂が押圧されている状態を示す説明図。
【図６】実施例１における、金型を型開きした状態を示す説明図。
【図７】実施例１における、成形完了した樹脂成形品を示す一部切り欠き断面図。
【図８】実施例１における、樹脂成形品を意匠面から見た説明図。
【図９】実施例１における、樹脂成形品の厚肉部近傍の断面図（図８のＡ−Ａ線矢視断面図）。
【図１０】実施例２における、金型加熱処理における型温と、リブ肉厚及びヒケ量との関係を示す説明図。
【図１１】実施例３における、金型加熱処理における型温と、ボス肉厚及びヒケ量との関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００３６】
１  金型
１５  キャビティ
１５１、１５２  キャビティ面
２１、２２  熱媒体循環路
３  熱媒体供給装置
４  高圧ガス供給装置
７  加圧ガス
８  樹脂成形品
８１  意匠面
８５  厚肉部
【図１】
2007137008.tif 000005
【図２】
2007137008.tif 000006
【図３】
2007137008.tif 000007
【図４】
2007137008.tif 000008
【図５】
2007137008.tif 000009
【図６】
2007137008.tif 000010
【図７】
2007137008.tif 000011
【図８】
2007137008.tif 000012
【図９】
2007137008.tif 000013
【図１０】
2007137008.tif 000014
【図１１】
2007137008.tif 000015